Hiểu đúng về độ chuẩn màu trên màn hình điện thoại (phần I)

Theo thống kê của công ty nghiên cứu thị trường toàn cầu eMarketer thì cứ trong bốn người sẽ có một người dùng điện thoại thông minh để xem video. Một số bài nghiên cứu khác cũng chỉ ra được tầm ảnh hưởng ngày càng lớn của các thiết bị di động trong việc cung cấp các nội dung giải trí tới người xem trên toàn thế giới.

Tuy rằng TV vẫn giữ được vai trò của mình nhưng chúng ta không thể phủ định được sự thực rằng các thiết bị có màn hình nhỏ hơn đang ngày càng được nhiều người sử dụng là một công cụ để xem các chương trình truyền hình, sự kiện thể thao và tin tức. Nhưng có một sự khác biệt lớn ở chỗ: khi tìm mua TV, người mua sẽ dành thời gian sục sạo những thông tin về phần cứng để chọn cho mình sản phẩm có khả năng mang lại hình ảnh trung thực nhất, ngược lại đặc điểm này lại không trở thành một nhân tố khiến người mua phải cân nhắc khi lựa chọn các thiết bị smartphone hay tablet. Điều này đặc biệt chính xác khi nói tới các đặc điểm phần cứng và các cách thức để tăng độ trung thực về màu sắc cho màn hình, một phần là bởi ít ai trong số chúng ta thực sự hiểu rõ yếu tố này.

Và bài này chính là bài đầu tiên trong chuỗi ba bài viết nhằm cung cấp thông tin đầy đủ nhất về việc này.

Đầu tiên, chúng ta sẽ cùng bàn về cách thức để tăng độ trung thực về màu sắc. Chúng ta cũng cần phải xem qua về "cơ chế hoạt động" của màu sắc và cách thức mà não bộ và mắt con người có thể nhận thức được chúng. Bởi suy cho cùng thì màu sắc chỉ là một ý niệm, thứ hoàn toàn được tạo ra bởi hệ thống thị giác của chúng ta; màu sắc không hề tồn tại dưới dạng một thực thể vật lí nào cả, giống như vị giác vậy. Và sau khi chúng ta đã hiểu sơ lược về ý niệm màu sắc thì hai bài tiếp theo trong chuỗi bài này sẽ chỉ ra những yêu cầu để màn hình trên các thiết bị di động cần có nhằm mang lại độ trung thực cần thiết. Tiếp theo đó là về sự tương hỗ giữa "chuỗi cung ứng" nội dung, đặc biệt là khái niệm về quản lí màu sắc phù hợp, với màn hình của thiết bị để đảm bảo mang lại độ chính xác cao nhất và tốt nhất có thể.

Hãy cùng bắt đầu với điều cơ bản nhất. Ở trên chúng ta đã đề cập rằng màu sắc không hề tồn tại dưới một thực thể vật lí nào. Bởi vậy thay vì nói "quả táo đó có màu đỏ" thì chúng ta có một cách nói khác chính xác hơn: "Quả táo đó nhìn có màu đỏ với tôi". Bởi khả năng nhận thức về màu sắc chỉ là một sản phẩm được tạo ra hoàn toàn từ hệ thống thị giác trong việc phản hồi lại các kích thích từ ánh sáng (ánh sáng thực chất chỉ là một lát cắt hẹp trong thang sóng điện từ, thuộc khoảng bước sóng nhìn thấy được). Khả năng nhận thức màu sắc của mắt được mang lại bởi ba loại thụ thể của mắt, chúng là những tế bào hình nón và có độ nhạy cảm khác nhau với các mức bước sóng ánh sáng khác nhau. Loại tế bào còn lại là những tế bào hình que, chúng có tác dụng đặc biệt trong điều kiện ánh sáng thấp và hầu như không đóng góp gì vào khả năng nhận thức màu sắc.

Nhiều người gọi nôm na ba loại tế bào trên là loại đỏ, loại xanh dương và loại xanh lá cây và tin rằng chúng tương đồng với ba màu cơ bản mà chúng ta sử dụng trên màn hình. Song đây là một cách hiểu sai. Bởi đáp tuyến bước sóng của mỗi loại tế bào này đều rất rộng, chúng bao trùm nhiều bước sóng hơn chỉ một màu đơn sắc. Vậy sẽ chính xác hơn nếu chúng ta gọi ba loại tế bào này là tế bào bước sóng ngắn, trung và dài.

Việc phân biệt các màu sắc khác nhau cơ bản chính là đo mức độ kích thích mà từng loại tế bào được kích thích khi có một ánh sáng đi qua. Tuy rằng mỗi tế bào này không có khả năng phân biệt từng bước sóng ánh sáng trong một khoảng nào đó, ví dụ như trong biểu đồ trên, ánh sáng đỏ đậm sẽ có cường độ kích thích tương đương với ánh sáng vàng nhạt. Hai màu sắc này chỉ có thể phân biệt bằng cách nhìn vào mức độ kích thích trên hai tế bào bước sóng ngắn và trung (nhưng ta có thể thấy rằng ở khoảng bước sóng đang xét trong ví dụ này, tế bào sóng ngắn hay thụ thể "màu xanh" hoàn toàn không nhạy cảm vậy nên nó không góp công vào việc nhận thức màu mà ta đang xét). Với mỗi loại tế bào có thể tạo ra một giá trị được xác định bởi tổng ánh sáng nằm trong vùng bao phủ của nó, mỗi bộ ba giá trị này sẽ cho cho phép hệ thống thị giác phân biệt được các màu sắc khác nhau.

Điều này cũng có nghĩa là bất kì hệ thống nào chúng ta tạo ra để tái hiện màu sắc đều phải là một hệ thống ba chiều, nói ngắn gọn thì để có thể bao phủ được dải màu sắc rộng thì chúng ta cần phải có ba con số. Đây không chỉ là bộ giá trị màu RGB hay một hệ thống đơn giản nào đó có khả năng chỉ ra mức độ tương quan giữa ba màu "cơ bản". Bây giờ chúng ta sẽ xem nhanh qua cách mà màu sắc thường được thể hiện trong không gian ba chiều.

Biểu đồ nhạy sáng của cả ba loại thụ thể trong mắt có thể được dùng để tạo ra một không gian ba chiều nơi mà bất kì màu sắc nào cũng có thể được mô tả thông qua một bộ ba số. Từ đây chúng ta có thể hiểu cơ bản về cách phân tích mức độ kích thích của một nguồn sáng bất kì với từng loại thụ thể của mắt. Bộ số này được gọi là bộ ba trị số màu của nguồn sáng đó, và nó thường được thể hiện bằng ba kí tự X, Y và Z.

Tuy nhiên bộ ba số XYZ thường không quá hữu dụng trừ khi bạn là một nhà khoa học đang có nhu cầu làm việc với các phép toán về màu sắc, chính bởi vậy người ta thường không nhắc tới chúng. Thay vào đó họ dùng bộ số này để tạo nên một hệ thống của các tọa độ sắc độ, tương tự như biểu đồ mà chúng ta được chứng kiến trong hình bên dưới.

Đây là bảng thể hiện hệ trục tọa độ Yxy và tối thiểu hai chiều của hệ trục này. Biểu đồ này phác họa màu sắc theo các giá trị x và y. Tôi tin rằng bạn đang tự hỏi: "Vậy thì giá trị Y được thể hiện ở đâu?". Hệ thống này thường định nghĩa rằng chiều không gian thứ ba chính là "luminance" hay người ta có thể coi đây là độ sáng hoặc cường độ. Tuy nhiên, về mặt chuyên môn thì từ "luminance" có khái niệm hoàn toàn chẳng liên quan gì tới cường độ hay độ sáng, nhưng đó không phải là điều chúng ta phải băn khoăn ở đây. Thang luminance hay trục Y sẽ luôn nằm ở bên phải của hai trục còn lại, bạn có thể tưởng tượng là trục Y đang đứng thẳng và có hướng chỉ ra ngoài màn hình. Và bạn cũng chỉ cần hiểu đơn giản là giá trị của trục Y cũng chẳng thể ảnh hưởng gì tới x hay y cả, bởi vậy chúng ta có thể nói về màu sắc trong bảng này mà không cần phải quan tâm quá nhiều về khái niệm độ sáng. Mà không chỉ có chúng ta, cũng có rất nhiều màn hình được thiết kế để chỉ quan tâm tới hệ trục xy mà thôi.

Bây giờ, với cái bảng này chúng ta có thể bắt đầu nói về việc tại sao với những bộ hỗn hợp màu khác nhau chúng ta lại có thể tạo ra nhận thức về những màu khác nhau. Hãy nhớ rằng đây là kết quả của việc mô phỏng cách thức cảm nhận màu của mắt mà cụ thể là sự nhạy cảm của các tế bào mắt. Bởi vậy, bảng dưới đây sẽ rất hữu dụng trong việc biểu thị cách thức chúng ta nhìn thấy được sự tổng hợp của ánh sáng.

Ví dụ, hãy chọn bất kì vị trí nào trong biểu đồ này. Ở đây, ta sẽ lấy một điểm biểu thị màu vàng-xanh và đánh dấu nó trên biểu đồ. Sau đó, ta chọn màu thứ hai, lần này sẽ là màu xanh nước biển, đánh dấu điểm vừa chọn. Bây giờ, nếu bạn kẻ một đoạn thẳng nối giữa hai điểm thì cũng có nghĩa là bạn đang thể hiện ra tất cả các màu sắc có thể tái tạo ra được nếu trộn hai màu trên với tỷ lệ khác nhau.

Ảnh bên dưới sẽ là một ví dụ trực quan giúp bạn thấy điều vừa nói.

Bây giờ, để thêm một màu thứ ba vào nữa, ta chọn màu đỏ. Kẻ một đường thẳng nối giữa điểm màu đỏ với hai điểm còn lại cũng sẽ chỉ ra những màu sắc có thể tạo ra được từ việc trộn màu đỏ với hai màu vàng-xanh và xanh nước biển kể trên. Và sau khi đã có ba đường thẳng nối các điểm, chúng ta có được một hình tam giác bao quanh tất cả những màu sắc có thể tạo ra từ việc trộn cả ba màu trên lại. Đây chính là ý nghĩa về gam màu tạo bởi một nhóm các màu sắc bất kì. Hẳn bạn đang tự hỏi tại sao ba màu sắc chúng ta chọn lại là xanh, đỏ và vàng và cách lựa chọn như vậy có ý nghĩa thế nào?

Chúng ta thường tin rằng bất kì màn hình hiển thị nào cũng đều là các "thiết bị RGB", song điều bạn cần hiểu ở đây chính là chúng ta không nên coi chỉ một tập hợp màu nào đó là các màu cơ bản. Trong thực tế, xanh, đỏ và vàng là bộ màu cơ bản phổ biển nhất đơn giản là vì phần chúng bao phủ là phần tốt nhất xét trên ý nghĩa về các gam màu sắc. Nếu bạn để ý, dù chỉ với ba màu chúng ta chọn ở trong ví dụ trên cũng đã đủ để tạo ra một gam màu "tương đối đẹp", tuy rằng trong phần bao phủ trên đã thiếu đi màu xanh đậm nhưng những màu sắc có được cũng đã đủ "xanh" để tạo ra một bức tranh có thể chấp nhận được.

Hoặc ngay cả khi chúng ta tự giới hạn bản thân vào bộ ba màu "RGB" thì bạn cũng nên nhớ rằng trong màu đỏ, còn có rất nhiều màu đỏ khác nhau mà chúng ta có thể chọn, điều này tương tự với màu vàng và xanh. Không những vậy, chẳng có quy luật nào lại giới hạn số màu trong bộ màu là ba cả. Và như đã nói thì ba chỉ là con số nhỏ nhất cần có để tạo ra một bức ảnh đầy đủ màu sắc, chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng hệ thống gồm bốn, năm màu hoặc có thể là nhiều hơn để có thể biểu diễn được các gam màu hoàn hảo hơn.

Bài viết này có lẽ sẽ đủ để giúp bạn hiểu về cách màu sắc được tạo ra, được cảm nhận và đo đạc bởi mắt. Từ đây, chúng ta sẽ bắt đầu tập trung vào các thiết bị hiển thị màu sắc xuất hiện trong cuộc sống thường ngày. Phần tiếp theo trong chuỗi bài viết này sẽ chỉ ra các điều kiện cần thiết để mang lại chất lượng màu sắc "tốt" và một số khó khăn mà các thiết bị di động gặp phải khi hướng tới mục tiêu mang lại độ trung thực màu sắc tối ưu.

Bài viết được VnReview chuyển ngữ từ bài đăng trên trang Androidauthority.com. Nếu có bất kì cần bàn luận gì hoặc có điều gì chưa hài lòng về nội dung chuyển ngữ, xin vui lòng để lại góp ý dưới phần bình luận.

Trung Nguyễn